Счетчик

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Соцналнстических Республик(51) М. Кл. н 03 к 23/02 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 150479(54) СЧЕТЧИК Изобретение относится к области вычислительнои и импульсной техники и может быть использовано для построения быстродейСтвующих двоичных счетчиков в цифровых вычислитель 5 ных машинах и приборах дискретного действия.Известны многоразрядные счетчики с частично-групповым переносом, выполненные на Т-триггерах и схемах 1 О И с числом входов меньшим, чем число разрядов счетчика.Эти счетчики имеют в каждом Т- триггере только по одному счетному входу, а именно по Т-входу 11. 1 фИзвестны также счетчики, содержащие разряды на Т-триггерах и схемах И с числом входов меньшим, чем число разрядов счетчика 21,Для й разрядного счетчика по этой И схеме требуется количество двухвходовых элементов И, равное Мн2 1=1 где т - число входов в элементах И. В таких счетчиках на входе Ттриггера в каждом разряде включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных элементов И, вход 3 Осчетчика подключен к счетному входу Т-триггера первого разряда и к первым входам первых элементов И каждого разряда, выход Т-триггера каждого разряда подключен ко входу последнего элемента И следующего разряда.С целью упрощения схемы в счетчике, содержащем разряды на Т-триггерах и в-входовые элементы И, на входе Т- триггера каждого разряда включена цепочка, состоящая из последовательнО соединенных элементов И, вход счетчика подключен к счетному входу Т-триггера первого разряда и к первым входам первых элементов И каждого разряда, выход Т-триггера каждого разряда подключен ко входу последнего элемента И следующего разряда, старшие разряды, начиная с пт+1,объединены в группы, число элементов И на входе каждого Т-триггера в каждой последующей группе ча один больше, чем в предыдущей, в каждой группе выход последнего в разряде элемента И, но" мер разряда в группе которого кратен в, соединен со входами последних элементов И тппоследующих разрядов, вход последнего элемента И в последнем ра,зряде каждой группы подключен к выходу элемента И разряда, номеркоторого на число п -1 меньше, чемномер данного разряда, и ко входамвсех элементов И данного номера следующих разрядов. 657617В каждом разряде к входам элементов И, начиная с входов первого элемента, которые не подключены к входусчетчика и к выходу следующего элемента И данного разряда, подключеныНа фиг.1 изображена схема счетчикана девять разрядов; на фиг2 а,б,ввременная диаграмма работы счетчика;на фиг.3 - схема счетчика на 12 разрядов с применением трехвходовыхэлементов И.Счетчик 1 фиг 1) содержит девятьразрядов, в каждом из которых содержится Т-триггер 1-1 - 1-9,Каждый разряд, начиная со второго,содержит последовательно соединенныеэлементы И. Так на входе триггеравторого разряда подключен элемент И2-1. На входе триггера третьего разряда включены последовательно дваэлемента И, а именно 3-1 и 3-2. Навходе триггера четвертого разрядавключены элементы И 4-1 и 4-2. Навходе пятого разряда включены элементы И 5-1 и 5-2, На входе шестогоразряда включены три элемента И 6-1 -6-3.На входе седьмого разряда включены последовательно три элемента И 7-1-7-3.На входе восьмого разряда включены последовательно три элементаИ 8- - 8-3. На входе девятогоразряда включены последовательнотри элемента И 9-1 - 9-3.Число входов в элементах И, применяемых в счетчике, равно двум.Оно меньше, чем число разрядовсчетчика.Особенностью используемых Т-триггеров является наличие доцолнительного выхода; выходной сигнал на котором появляется после появлениязаднего фронта положительного импульса на входе триггера.Например, в Т-триггере, полученном изб-триггера, собранного посхеме трех триггеров на элементах .И-НЕ, подобный выход берется с элемента И-НЕ, занимающего такое же посимметрии положение как и элементИ-НЕ со входом Э .Выходы,на которых выходной сигналпоявляется после появления заднегоФронта положительного импульса навходе Т-триггера, для Т-триггеров1-1 - 1-9 обозначены соответственно10-1 - 10-9. На вход первого разряда счетчика и на входы элементовИ 2-1 - 9-1, стоящих непосредственно на входах второго и всех последующих Т-триггеров со счетным входом,подается входной сигнал счетчика.Входом счетчика является шина 11.Выходы первых элементов И каждогоразряда, начиная со второго, подключены на входы Т-триггеров.Так выход элемента 2-1 соединенсо входом триггера 1-2, Выход элемента 3-1 соединен с входом триггера1-3. Выход элемента 4-1 соединен свходом триггера 1-4 и т.д.10 1 празрядов группы.Так,на Фиг.1 в первой группе имеются три разряда, первый содержитТ-триггер и элементы 3-1, 3-2, вто рой содержит Т-триггер и элементы4-1, 4-2 и третий содержит Т-риггер и элементы 5-1, 5-2Число входов в применяемых элементах равно 2 и поэтому в=2"1=1.50 Кратны числу 1 все разрядыгруппы и поэтому выход элемента И3-2 подсоединен к входу элемента Иданного номера следующего разряда,то есть к входу элемента И 4-2, а 55 выход элемента 4-2 соединен с входомэлемента 5-2.Аналогично соединен во второйгруппе выход элемента .6-3.Во второй группе выход элемента6-3 соединен через последовательноесоединение элементов И цанного номера, т.е. через элементы 7-3 и 8-3,с входом элемента 9-3.Счетчик на 12 разрядов (фиг. 3)с применением трехвходовых элемен тов И содержит триггеры 1-1 - 1-12,15 20 25 30 35 40 выходы Т-триггеров предыдущих разрядов, начиная с выхода первого разряда.Так, к входу элемента И 2-1 второго разряда подключен выход 10-1 Т-триггера первого разряда.В третьем разряде все входы первого элемента И 3-1 задействован 1 (первый вход данного элемента подключен к входу счетчика, второй входэлемента И 3-1 подключен к выходуэлемента И 3-2) и поэтому подключение выхода первого разряда происходитк первому входу второго элемента И3-2 третьего разряда, а подключениевыхода триггера второго разряда происходит к второму входу второгоэлемента И 3-2 третьего разряда.Старшие разряды счетчика разбитыпо группам. В схеме по Фиг.1 имеются две группы,11 ервая группа является ближайшейк младшим разрядам и включает в себятриггеры 1-3 - 1-5 и их элементы И3-1, 3-2, 4-1, 4-2, 5-1, 5-2Вторая группа разрядов счетчикавключает .в себя Т-триггеры с 1-6 по1-9 и их элементы И 6-1 -6-3,7-1 - 7-3, 8-1 - 8"3, 9-1 - 9-3.В первой группе разрядов включенопо два элемента И в каждом разряде,а на входе каждого Т-триггера второйгруппы включено на единицу больше элементов И, то есть по три элемента И.В каждой группе в разрядах, номер которых в группе кратен числущ(где в - число входов элементаИ) выход элементов И большего номерав разряде подсоединен к входам элементов И данного номера следующихэлементы И 2-1, 3-1, 4-1, 4-2, 5-1,5-2, 6-1, 6-2, 7-1, 7-2, 8-1, 8-2,9-1, 9-2, 12-1, 12-2, 13-1, 13-2,14-1, 14-2, 14-3.В каждой группе в разрядах, номера которых в группе кратны числуш -1, выход элемента И большего номера в разряде подсоединен к входамэлементов И данного номера следующих щразрядов группы.Число входов н элементах И нафиг.З равно 3 и поэтому ю=3-1=2Кратны числу 2 каждый четныйразряд в группе, т.е. второй, четвертый и т.д.Для первой группы разрядов четными будут разряды с триггерами1-5, 1-7, 1-9.Выход элемента И большего номерадля разряда триггера 1-5 (это выходэлемента 5-2) соединен с входами элементов И данного номера, это элементы 6-2 и 7-2 следуюших двух разрядовсчетчика. Выход элемента 7-2 соединен с входами элементов 8-2 и 9-2,Вьход элемента 9-2 соединен с входами элементов 12-2 и 13-2.В последнем разряде группы входпоследнего элемента И, которыйподключен к вьгходу элемента И разряданомера на число,тменьше, чемданный, подсоединен и к входам всехэлементов И данного номера следующихгрупп.Так вход элемента 13-2, которыйсоединен с выходом элемента 9-2, соединен и с нходом элемента 14-2.Во второй группе разрядов нафиг,З имеется только один разрядномера двенадцать,Устройство по фиг.1 работает следующим образом.Предположим, в момент то все Ттриггеры находятся в состоянии 0.На единичных выходах триггеров1-1 - 1-9 присутствует низкий потенциал,На фиг.2 приведена временнаядиаграмма работы счетчика, где заединичный принят высокий потенциал.При приходе первого импульса в моментна шину 11 счетчика через время,равное времени срабатывания Т-триггера, в момент т, триггер первогоразряда устанавлйвается в 1, ина единичном выходе его триггера 1-1появляется высокий потенциал.По окончайии первого импульса навходе счетчика в момент зединичныйпотенциал появляется и на выходе10-1.Выходы 10-1 - 10-9 триггеров - этовыходы, потенциал на которых меняется после прихода заднего фронта положительного импульса на вход триггера.Второй импульс устанавливаетТ-триггер первого разряда в состояние 0 и, пройдя через элементИ 2-1, устанавливает триггер второгоразряда в 1, на выходе 10-210 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 65 Задержки срабатывания пятого разряда относительно срабатынания разрядон со второго по четвертый нет, так как на входах элементов И 2-1 - 5-1 стояших на счетных входах Т-триггеров, при приходе положительного которого и момент ( появляется ныЯсокий потенциал.Третий импуль устанавливает Т- триггер 1-1 в состояние 1 и на выходе 10-1 его в момент 1, появляется высокчй потенциал, В момент 12 на выходе элемента И 3-2 появляется нысокий потенциал, так как на двух его входах с момента 1 действуютИвысокие потенциалы.Четвертый импульс устанавливает в 0 триггеры 1-1 и 1-2 и в состояние 1 Т-триггер 1-3.Аналогичным образом будут переключаться Т-триггеры перного, второго и третьего разрядов счетчика при приходе на вход счетчика с пятого по седьмой импульс. Восьмой импульс устанавливается первый (в 1 з,),второй (в г. ) и третий (в З) разряд в состояййе 0, а четвертый разряд (н . ) в состояние 1. Задержки срабатывания Т-триггера четвертого разряда относительно Т- триггера третьего разряда нет, так как положйтельный потенциал, характеризующий состояние триггеров первых трех разрядов, поступает с выхода элемента И на вход элемента И 4-2 в момент 1, опережая начало действия восьмого импульса (момент 1 ) на входе элемента И 4-1 на время, равное двум задержкам элементов И. На данном элементе рассматриваемый положительный потенциал задерживается только на время срабатывания одного элемента И 4-2 и значитУ потери быстродействия нетАналогичным образом будут переключаться разряды счетчика при приходе последуюших импульсов вплоть до шестнадцатого.В момент прихода на вход счетчика шестнадцатого импульса (момент 167 ) на выходе элемента И 5-2 пятого разряда счетчика действует положительный потенциал, так как на обоих его входах (начиная с- ) действуют положительные потенциалы. Положительный потенциал на выходе элемента И 5-2 разрешит прохождение шестнадцатого импульса через элемент И 5-1 на счетный вход триггера пятого разряда (ложного срабатывания пятого разряда от помехи на входе элемента И 5-1 в момент с 1 зн по 1 нет, так как она не совпадает по времени с действием положительного импульса на шине 11 счетчика). шестнадцатый импульс устанавливает в 0 первый разряд (вимпульса на шине 11 действуют все положительные потенциалы и на выходе элементов И одновременно появляются положительные потенциалы (см.,например, ьв )Переключение разрядов счетчика 5 при приходе с семнадцатого по тридцать первый происходит без существенных отличий.Перед приходом тридцать второго импульса, начиная с 1 зз , на выходе 10 элемента И 6-2 действует положительный потенциал, так как на его входах начиная с 1 , действуют положительные потенциалы. Положительный потенциал на выходе элемента И 6-2 раз решает срабатывание шестого разряда от прихода на вход счетчика тридцать второго импульса. Тридцать второй импульс устанавливает в 0 первый разряд в 1 , второй, третий, четвертый и пятый разряды в 1 д ,а шестой разряд в 1 тоже в 6 .Лналогичным образом происходит переключение всех разрядов счетчика при приходе последуюгих импульсов на вход счетчика. Для большей наглядности25 на фиг.2 эпюры всех напряжений на единичных выходах заштрихованы, а сигналы на выходах элементов И, стоящих непосредственно у входов триггеров, зачернены.30Для схем по фиг.1 и фиг.3 первый триггер переключался раньше остальных на время, равное задержке на срабатывание одного элемента И.Таким образом по предложенной 35 схеме можно строить счетчики с малым .числом элементов И и с максимальной частотой установки всех разрядов. Формула изобретения Счетчик, содержащий разряды наТ-триггерах и и -входовые элементыИ, на входе Т-триггера каждого разряда включена цепочка, состоящаяиз последовательно соединенных элементов И, вход счетчика подключенк счетному входу Т-триггера первогоразряда и к первым входам первыхэлементов И каждого разряда, выходТ-триггера каждого разряда подклкя.чен ко входу последнего элемента Иследующего разряда, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения устройства, старшие разряды,начиная с в+1, объединены в группы,число элементов И на входе каждого Ттриггера в каждой последующейгруппе на один больше, чем в предыдущей, в каждой группе выход последнего в разряде элемента И, номер разряда в группе которого кратен щ соединен со входами последних элементов И Фпоследующих разрядов, входпоследнего элемента И в последнемразряде каждой группы подключен квыходу элемента И разряда, номеркоторого на число тменьше, чемномер данного разряда,и ко входамвсех элементов И данного номера следующих групп.Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Букреев И.Н. и др. Микроэлектронные схемы цифровых устройств. М .,Сов.радио, 1975, рис.5-9, с.173.2. Важенина З.П. Методы и схемавременной задержки импульсных сигналов. М ., Сов.радио 1, 1971, с.172,рис.3.18 б,оставитель С.Рехред С. Ми гай ов Редактор Н.Каменск аказ 1823/58 ЦН рственногизобретен 11303 Мос Раушская илиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 Тираж 1 ИИПИ Госуда по делам квас )К 35 с